第四节 密钥安全传输技术

密钥安全传输技术采用非对称加密算法，对数字内容销售应用授权中预分发的密钥进行加密后再传输，成功解决了在版权保护的过程中数字内容作品密钥的安全传输问题。围绕该技术的专利申请发轫于20世纪90年代中期，于2008年达到顶峰，之后总体呈回落趋势。总体而言，该技术是数字版权保护领域比较成熟的热门技术，也是数字版权保护领域的基础关键技术，在数字版权保护诸多方面均有应用。

一 专利检索

（一）检索结果概述

以密钥安全传输技术为检索主题，在“九国两组织”范围内共检索到相关专利申请2141件，具体数量分布如表3-38所示。

表3-38 “九国两组织”密钥安全传输技术专利申请量

（二）“九国两组织”密钥安全传输技术专利申请趋势

“九国两组织”关于密钥安全传输技术的专利申请数量整体不多。其中，日本早期的专利申请数量相对其他国家较多，在2000年以前已达到38件，与其他“八国两组织”2000年前的申请量总和相当。随着技术的不断发展，该技术在美国的受重视程度不断增强，从2004年开始美国的专利年申请量超过日本，并一直保持在这一技术领域的领先地位。2008年左右，无论是全球的专利年申请总量，还是美国、中国、日本和韩国各国的专利年申请量均相继达到最高峰，此后各国的专利年申请量开始出现下降的趋势，这预示着该技术已逐渐趋于成熟（见表3-39、图3-31）。

表3-39 1994～2017年“九国两组织”密钥安全传输技术专利申请量

图3-31 “九国两组织”密钥安全传输技术专利申请趋势

注：“90”指1994～2000年的专利申请总量。

（三）“九国两组织”密钥安全传输技术专利申请人排名

1994～2017年“九国两组织”密钥安全传输技术专利申请人排名情况如表3-40～表3-50所示。

1.美国申请人排名

表3-40 美国密钥安全传输技术专利申请人排名

2.中国申请人排名

表3-41 中国密钥安全传输技术专利申请人排名

3.日本申请人排名

表3-42 日本密钥安全传输技术专利申请人排名

4.韩国申请人排名

表3-43 韩国密钥安全传输技术专利申请人排名

5.英国申请人排名

表3-44 英国密钥安全传输技术专利申请人排名

6.法国申请人排名

表3-45 法国密钥安全传输技术专利申请人排名

7.德国申请人排名

表3-46 德国密钥安全传输技术专利申请人排名

8.俄罗斯申请人排名

表3-47 俄罗斯密钥安全传输技术专利申请人排名

9.澳大利亚申请人排名

表3-48 澳大利亚密钥安全传输技术专利申请人排名

10.欧洲专利局申请人排名

表3-49 欧洲专利局密钥安全传输技术专利申请人排名

11.世界知识产权组织申请人排名

表3-50 世界知识产权组织密钥安全传输技术专利申请人排名

二 专利分析

（一）技术发展趋势分析

随着通信网络技术、计算机技术、流媒体技术和压缩技术的应用和发展，电子文本、多媒体数字作品和计算机程序等数字内容的交换和传输变得非常简单。人们借助计算机、传真机、打印机、移动存储介质和网络等设备可以方便快捷地将这些数字内容传送到世界各地，这给数字内容的创造者和消费者带来极大的方便和利益。但是这种方式具有易被拷贝、分发、盗用和篡改的特点，尤其是对等网（Peer-to-Peer，PZP）技术的发展和应用，使数字内容的版权保护问题更加突出^[14]。研究各类数字内容的版权保护方法，建立有效的数字版权管理系统是各国政府、学术界和许多企业亟待解决的问题。为了实现数字版权管理系统的功能，需要一些有效的技术和方法，最早使用的是密码技术，即在发送之前加密作品，把密钥给购买了作品的合法用户，这样盗版者即使获得作品也无法使用。

密钥的产生可以用手工方式，也可以用随机数生成器。对一些常用的密码体制而言，密钥的选取和长度都有严格的要求和限制，尤其是公钥密码体制，公私钥对还必须满足一定的运算关系。总之，不同的密码体制，其密钥的具体生成方法一般是不相同的。

密钥的存储不同于一般的数据存储，需要保密存储。保密存储有两种方法：一种是基于密钥的软保护，另一种是基于硬件的物理保护。前者使用加密算法对用户密钥（包括口令）进行加密，然后以密文形式存储。后者将密钥存储于与计算机相分离的某种物理设备中（如智能卡、USB盘或其他存储设备），以实现密钥的物理隔离保护。

图3-32展示了20余年来密钥安全传输技术专利申请量的年度变化趋势。密钥安全传输技术专利申请量在2008年之前呈现逐年上升态势。最初密钥安全传输技术主要应用在信息安全领域，很多国家研究此技术也以此为目的。但是随着数字出版领域的快速发展，在数字版权保护方方面面都应用了密钥相关技术，密钥的安全传输尤其重要。比如，经常用到的RSA公钥加密算法，是一种既能用于数据加密也能用于数字签名的算法，易于理解和操作。最初只有短的RSA钥匙才可能被强力方式破解，直到2007年，世界上还没有能击破RSA算法的方式。原则上只要钥匙的长度足够长，RSA加密的信息是不能被破解的。但在分布式计算和量子计算机理论日趋成熟的今天，RSA加密的安全性受到了挑战，技术创新遇到了新的瓶颈，专利年申请量出现下降的趋势。

图3-32 密钥安全传输技术专利申请量年度分布

（二）技术路线分析

图3-33展示了密钥安全传输技术的发展路线。早在1976年，非对称密码机制被提出，后来逐渐衍生为非对称密钥算法，这是为了保障密钥的安全传输而设置的一套计算机算法。1994年，美国一家银行申请了一件关于数字内容获取的专利，标志着“九国两组织”范围内第一件应用在数字版权保护上的密钥安全传输技术专利诞生。2001年11月27日，中国纳格拉影像股份有限公司申请了一件关于生成和分配非对称密钥的方法的专利，这是中国第一件关于密钥算法的专利申请，中国的数字内容产业起步比较晚，那时候该技术还没有应用在数字内容领域。2002年3月4日，美国通用仪器公司申请了一件关于密码管理协议的专利，该专利被应用在数字权限管理体系中，是密钥安全传输技术应用于数字版权保护的重要突破。之后随着数字内容产业的高速发展，数字版权保护对密钥安全传输技术的需求日益强烈，出现了很多关于密钥安全传输的专利以及更多的密钥算法。随着各种移动终端的发展，出现了关于服务器和移动终端之间密钥安全传输的技术专利申请。随着中国数字内容产业的崛起，中国相关专利申请数量有所增加。密钥安全传输技术是数字版权保护领域的一项基础关键技术，对数字内容销售使用授权中预分发的密钥采用非对称加密算法进行加密后再传输，成功解决了数字内容作品密钥如何安全传输的问题。

图3-33 密钥安全传输技术发展路线

（三）主要专利申请人分析

为了深入分析密钥安全传输技术的发展，本项目通过对检索数据进行标引和聚类等处理，分析出1994～2017年该技术领域专利申请量排名前三的申请人分别为索尼、三星电子及日立（Hitachi Ltd.）。索尼拥有94件相关专利申请，三星电子拥有71件，日立拥有66件。从专利资产地域分布来看，索尼在美国和日本拥有较多的专利；三星电子的专利更多布局于韩国，其次是美国，在日本、中国和欧洲专利局的专利申请量较为均衡；日立主要在日本进行专利布局，然后是美国和中国。

1.申请量排名第一的专利申请人——索尼

（1）专利申请量

图3-34是索尼密钥安全传输技术专利的年度申请情况。2000年索尼的专利申请量达到高峰，在此之前索尼仅有2件专利申请。2000年日本国会审议通过了《政府认证基磐（公共密钥）》等相关法律，旨在规范日本电子商务活动并提供法律依据，确保电子商务活动的真实性和可靠性，为跨境电子商务交易的发展创造条件。这带动了相关企业对该技术的关注度上升，更多企业开始进行技术研发。2007年和2008年该技术领域的专利年申请量也都在10件及以上。在2007年“Fast Software Encryption”（FSE）会议上，索尼开发并提出一种新的分组密钥算法——CLEFIA算法，使得密钥算法有了新突破，保障了密钥传输的安全性。CLEFIA算法与美国政府采用的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）支持相同的接口，分组长度为128位，密钥长度可从128位、192位和256位中选择，最大特点是在确保安全性的同时实现了高效率封装。CLEFIA算法已经被采纳为轻量加密国际标准“ISO/IEC 29192”中的一种。

图3-34 索尼密钥安全传输技术专利申请量年度分布

（2）专利申请量区域分布

图3-35是索尼在“九国两组织”的密钥安全传输技术专利申请情况，从中可以看出，索尼在美国的专利申请最多。2006年1月，索尼新推出一款SonyReader手持阅读器，而美国市场是索尼这次的主要目标，同时由于微软是索尼在美国游戏市场的主要竞争对手，所以索尼很重视在美国市场的专利布局，并努力维护自己在美国的专利权。2011年索尼曾将LG告上法庭，根据索尼的说法，LG在美国等国家侵犯了其多项专利设计权，要求LG在美国禁售手机产品。日本是索尼专利布局的第二大市场，然后是欧洲、中国和韩国市场。

图3-35　索尼密钥安全传输技术专利在“九国两组织”的申请量

（3）技术构成分布

图3-36是索尼密钥安全传输技术专利的构成分布。密钥管理是索尼在这一技术领域关注度较高的技术。在计算机信息安全领域，密钥管理包含对系统中所使用密钥的传输的保护，以及对预分发的密钥采用非对称加密算法加密后再传输。在2007年FSE会议上，索尼开发并提出一种新的分组密钥算法——CLEFIA算法。CLEFIA密码的数据分组长度为128位，密钥长度可以是128位、192位或256位，对应的轮数分别是18轮、22轮和26轮。CLEFIA密码在安全性、加密速度和执行成本三方面达到了很好的平衡，增大了对密钥安全性攻击的代价，保障了密钥的安全传输。该企业专利申请量较多，但由于技术涉及广泛，且分散在不同的技术点，因此在关键技术构成分布中并未形成多个重点进行专利布局的技术领域。

图3-36 索尼密钥安全传输技术构成分布

2.申请量排名第二的专利申请人——三星电子

（1）专利申请量

知识产权能力的增长是三星电子业绩迅速增长的因素之一。数据显示，三星电子注重技术研发，至2017年分布在全球的研发人员总数已超过6万人，投入的研发经费达到150亿美元，占总营收的比重不断攀升^[15]。从2007年起，三星电子蝉联美国专利排行榜亚军，仅次于已经连续18年雄踞榜首的IBM。图3-37是三星电子密钥安全传输技术专利的申请趋势。2007年之前三星电子的专利申请量总体持续增长，并于2007年达到申请量高峰。这主要是随着互联网进入蓬勃发展期以及智能移动终端的发展，三星电子开始布局移动出版领域。但是从整体来看，三星电子在该技术领域的专利年申请量最多为20件，可见该技术并不是三星电子的主要研发对象。2008年以来，三星电子在该技术领域的专利年申请量大幅回落。

图3-37 三星电子密钥安全传输技术专利申请量年度分布

（2）专利申请量区域分布

图3-38是三星电子在“九国两组织”的密钥安全传输技术专利申请情况。三星电子在韩国的申请量最多，这是由于三星电子本部在韩国首都首尔。三星电子专利申请量第二多的是美国，由此可知美国是三星电子最为看重的海外市场。近年来，三星电子与苹果公司的专利官司无休无止。2014年5月3日，美国加利福尼亚州圣何塞一家联邦法院的陪审团判定，三星电子侵犯苹果公司2件智能手机专利权，应赔偿近1.2亿美元。专利之争一向是市场之争的真实反映。这样的判决结果说明，三星电子与苹果公司在专利方面各有优势。三星电子在欧洲、中国和日本也进行了简单的专利布局，为以后进军这些市场做准备。只有高度重视知识产权能力，提前做好专利质量管控和专利布局，才能在硝烟弥漫的市场竞争中未雨绸缪，决胜未来。

图3-38 三星电子密钥安全传输技术专利在“九国两组织”的申请量

（3）技术构成分布

图3-39是三星电子密钥安全传输技术专利的构成分布。备份服务器的使用能够对生成的密钥和加密对象进行更加有效的保护，从而保证密钥安全传输。

图3-39 三星电子密钥安全传输技术构成分布

3.申请量排名第三的专利申请人——日立

（1）专利申请量

图3-40是日立密钥安全传输技术专利的年度申请情况。日立关于密钥安全传输技术的专利年申请量只在2006年和2008年超过10件，在1999年、2002年、2010年和2012年为0。日立共拥有25个研究所，在全球共获得52000余项专利权，海外子公司已发展到40多家，分布于世界各地。为适应发展的需要，日立不断调整产业结构，力争实现产品多样化。如今，日立已从最初以生产重型电机为主发展到拥有5条产品线，即动力系统及设备，家用电器，信息、通信系统及电子元器件，产业机械及成套设备，电线电缆、金属、化工及其他产品。日立已成为日本最大的综合电机生产商之一。从日立每年的相关专利申请量以及涉及的业务领域可以看出，密钥安全传输技术并不是日立主要研究的技术。

图3-40　日立密钥安全传输技术专利申请量年度分布

（2）专利申请量区域分布

图3-41是日立在“九国两组织”的密钥安全传输技术专利申请情况。在日本，来自索尼和松下电器等同行业公司的竞争比较激烈，因此日立在该技术领域的专利申请大部分在日本。美国和中国是日立的主要海外市场，其在美国和中国的专利申请量分别为13件和11件。日立在进行专利布局时，不但注重本企业专利的申请，同时还适时地与各国核心企业进行合作。2011年12月15日，日立与中国大型IT企业北大方正、方正国际软件有限公司（以下简称“方正国际”）就云计算和智能城市领域的合作达成共识，并签订了协议。通过此次合作，三方所拥有的技术、产品以及其他丰富资源将得到有机结合，从而能创造出具有新价值的产品和服务；另外，通过在开发、制造和销售等方面的广泛合作，三方还可以进一步创造规模效益。北大方正和方正国际在中国业绩突出，而日立则长期以来在日本积累了社会基础设施方面的丰富经验，各方将通过优势互补开展具有高附加价值的业务。

图3-41　日立密钥安全传输技术专利在“九国两组织”的申请量

（3）技术构成分布

图3-42是日立密钥安全传输技术专利的构成分布。密钥许可和复制信息是日立关注度较高的技术。数字内容安全发布工具在申请密钥时必须携带令牌，也就是必须有密钥许可才可以进行数字内容作品的安全发布。令牌种子即令牌密钥，最小长度为128位，用于与时间数据组装，通过特定算法运算获得当前时间的动态口令，同时存储于令牌和认证服务器中。

图3-42 日立密钥安全传输技术构成分布

三 总结

（一）专利申请总体趋势

从1994～2017年“九国两组织”专利申请量整体来看，美国、中国、日本和韩国4个国家的专利申请量总和为1612件，占申请总量的75%，这充分说明该技术的研发主力集中在这4个国家。其中，美国的专利申请量最多（630件），这说明美国对该技术的研发相当重视。中国的申请量为417件，日本的申请量为339件，这表明中国和日本对该技术的研发投入也不少。相比于上述4个国家，德国、法国、澳大利亚和俄罗斯等国的专利申请量明显偏低，且每年专利申请量的增长并不明显，这说明该技术在这几个国家并未得到重视，应用也不广泛。

（二）专利申请年度趋势

从专利年申请量来看，该技术领域的专利年申请量于2008年之前呈现逐年增长态势，并于2008年达到高峰，之后逐渐下降。但从局部来看，2008年之前的增长主要是由美国、中国、日本和韩国的专利年申请量增长带动的，这说明这4个国家推动了该技术的快速发展。

（三）专利申请人情况

从专利申请人情况来看，日本的索尼和日立、韩国的三星电子、中国的华为、美国的微软和IBM掌握了该技术领域的绝大多数专利申请。索尼是“九国两组织”掌握该技术专利最多的企业，在中国华为的申请量居第一，绝大部分密钥安全传输技术专利被这些IT企业所掌握。

从对检索结果的初步分析来看，密钥安全传输技术在数字版权保护技术领域应用得比较成熟。